當特斯拉遇到“夸克電驅”,誰在夸父追日?
2023年3月2日,特斯拉在“投資者日”活動中正式揭曉其“秘密宏圖”第三篇章——全面轉向可持續能源,目標在2050年前實現能源100%可持續。其中,還透露了特斯拉下一代自研電驅的相關信息,如下一款永磁電動機將不使用任何稀土材料,以及減少75%的碳化硅使用等。
簡言之,特斯拉下一代電驅平臺主要是通過減少碳化硅等材料使用,來實現成本的進一步降低。據悉,其下一代電驅平臺將減少25%的稀有金屬使用,從而實現減重20%,體積縮小75%,成本節省1 000美元。
緊接著第2天,一向在技術上和特斯拉對標的埃安,也發布了全新一代高性能集成電驅技術群——夸克電驅。有意思的是,埃安用目前人類物理學上發現的最小粒子“夸克”來命名其最新電驅技術,有何深意呢?
據悉,“夸克電驅”電機功率密度高達12kw/kg,相比行業6kw/kg提升了1倍,真可謂是用“巴掌大”的電機就能帶來超V8發動機的超大馬力,足見其功率水平有多牛。據業內人士表示,能夠實現此技術突破,不亞于芯片行業一下子從“28納米”時代快進到“3納米”時代。
那么,特斯拉的下一代電驅和埃安的“夸克電驅”主要有哪些不同?總體來看,前者是追求極致的成本控制,后者是追求極致的性能超越,是兩套不同的技術邏輯和發展路線。只是,特斯拉對于如何達成這一技術目標,并沒有透露過多細節,以至于被外界質疑在“畫大餅”,就像“夸父追日”般,看問題、做事情脫離實際,而埃安的“夸克電驅”則已實打實地發布并應用了。
世界級電驅難題被中國公司破解
就像內燃機汽車時代,車企都在追求體積更小、功率更高的發動機一樣,到了新能源汽車時代,對于這種體積更小、功率更高的追求自然落到了電驅上。而電驅系統作為新能源汽車時代的“發動機”,重要性不言而喻,其成本大約占到新能源汽車的10%。
而電機技術的發展史,其實就是一段不斷追求極致功率密度的歷史。以特斯拉為例,旗下首款車型Roadster為了實現更高功率密度,最初設計采用兩檔變速箱,但因種種技術問題,最終無法量產,功率密度也沒能提升。
事實上,電機功率密度的突破一直以來都是世界級的難題,主要存在兩方面的困難:一是要在體積不變的情況下,實現更大的功率輸出,雖可通過提升電壓的方式提升功率,但每提升1V電壓,就要涉及一整個材料、工藝、軟件、封裝及安全的系統級龐大工程;二是要避免高功率輸出損耗。
近十年來,伴隨新能源汽車產業的高速發展,電機功率密度已經從2kw/kg提升到6kw/kg了,而像埃安“夸克電驅”這種能讓電機功率密度跨越式提升至12kw/kg的還是第一個,這對于全球新能源汽車產業來說,都具有重大意義。
更為重要的是,實現這一世界級技術突破的企業并非來自美國的特斯拉,而是來自中國的“后起之秀”埃安。橫空出世的“夸克電驅”,不僅在我國電驅技術研發史上樹立了全新里程碑,更是中國新能源汽車產業騰飛的一個典型縮影。
三大首創技術或將改寫整個社會運行方式
與特斯拉宏大敘事的下一代電驅不同,“夸克電驅”是真實發生地讓科幻照進現實,體現了埃安對技術腳踏實地投入。
實際上,在新能源汽車技術上,埃安早已實現多項超越。不僅自研了彈匣電池、超倍速電池和海綿硅電池3大原創電池技術,還推出了“AEP3.0平臺”與“星靈架構”等Hyper Tec全新一代高端技術,一舉解決了新能源汽車安全、補能和續航3大行業痛點難題。
而此次“夸克電驅”的發布,更離不開埃安電驅研發團隊的深耕細磨。圍繞高功率密度與低發熱損耗兩個核心點,埃安積累了納米晶-非晶超效率電機、X-PIN扁線繞組、900V高效碳化硅、E-drive軟件和無動力中斷電子換擋等一系列創新技術。
其中,最核心的三大前瞻技術分別是全球首個“納米晶-非晶”超效率電機、行業首創X-PIN扁線繞組以及全球最高900V碳化硅功率模塊。
相較于傳統鐵基硅鋼材料冶煉工藝,埃安設計的“納米晶-非晶”合金材料,冷卻速度高達100萬℃/s,比鐵基硅鋼材料快1 000倍,鐵損系數也遠低于鐵基硅鋼等電工鋼;利用這一合金材料制作的電機鐵芯,可降低電機50%的鐵芯損耗,從而使電機工況效率提升至97.5%,電機最高效率達98.5%。
另外,埃安行業的首創X-PIN扁線繞組融合了自主專利的X-PIN扁線定子技術與碳纖維高速轉子技術,在縮小25%體積的情況下,電驅功率提升30%以上;同時,埃安X-PIN碳纖維高速電機技術還具有3項獨有平臺繞線方案的國家專利,可實現70-320kW功率范圍及220-450Nm扭矩范圍多平臺兼容。正是基于這些電機技術的進步,埃安未來車型將呈現小型化、輕量化及出行形態多樣化的特點。
此外,埃安還深度介入SiC產業鏈建設,自研封裝設計,從芯片布局、均流一致性、縮小芯片開關延時和疊層功率回路設計4個方向進行突破,最終使SiC模塊回路雜感降低50%以上、熱阻降低約25%、芯片通流能力提升10%以上及功率循環壽命提升約100%。
而上述這些技術均能助力“夸克電驅”實現最高滿功率工作電壓900V,峰值功率高達320kw以上,最高效率超99.8%,位居行業頂尖水平。不僅如此,“夸克電驅”還賦予埃安Hyper SSR和Hyper GT車型極致性能體驗,Hyper SSR可實現全球最快多電機1.9s百公里加速,Hyper GT可實現全球最快單電機4.9s百公里加速。
當然,“夸克電驅”不僅局限于汽車,還能應用在很多前瞻領域,解鎖更多未來智能生活場景,如智能機器人、機械外骨骼、醫療及航空航天等多個高精領域,由此產生的連鎖反應,甚至有可能改寫整個社會的運行方式。
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